CN208636416U

CN208636416U - 一种基于电子式变送器的cvt二次电压分析装置

Info

Publication number: CN208636416U
Application number: CN201820804702.9U
Authority: CN
Inventors: 唐琪
Original assignee: Guangdong Power Grid Co Ltd; Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
Current assignee: Guangdong Power Grid Co Ltd; Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2028-05-28

Abstract

本实用新型公开了一种基于电子式变送器的CVT二次电压分析装置，包括第一低通滤波电路、电压变送器、第一微处理芯片、第一数据存储器、第二数据存储器，第一低通滤波电路的输入端连接在CVT二次侧的接线端子，第一低通滤波电路的输出端与电压变送器的输入端电连接；电压变送器的输出端与第一微处理芯片的输入端电连接；第一微处理芯片的第一输出端与第一数据存储器的输入端电连接；第一微处理芯片的第二输出端与第二数据存储器的输入端电连接。本实用新型在不影响电网运作的前提下，有效检测CVT二次侧的电压状况，保障了CVT设备的安全。其次，电子式电压变送器具有较高的频率响应，测量精度高，有效防止短路电流对设备影响的特点。

Description

一种基于电子式变送器的CVT二次电压分析装置

技术领域

本实用新型涉及电流测试领域，更具体地，涉及一种基于电子式变送器的CVT二次电压分析装置。

背景技术

电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformer, CVT）广泛地应用于电力系统中，其主要作用在于监测电力母线和线路的电压情况，是一种供电压测量、功率测控、自动控制、继电保护并兼作电力线载波电容之用的电力设备，由于其冲击强度小、体积小、重量轻，在实际应用中又能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性的优点，逐渐取代电磁式电压互感器，是电网中一种必不可少的设备。

CVT主要通过电容分压的方式来获取母线或者线路的电压，然后通过电磁互感器将实际的母线或线路电压降压到最大100V/57.7V的二次侧。然后再由调度和继保等系统来获取此电压，再反推出母线或线路的实际电压。实际运行时，调度和继保等系统从CVT获取的电压只能用于监测母线或线路的运行情况，对CVT设备本身的状况并不关心，而如果CVT出现了故障会导致电压监测出现异常，可能对调度和继保系统造成误判。因此保证CVT健康运行对电力系统的稳定运行非常重要。

因此当前有的电力企业使用了CVT电压在线监测装置，通过从调度系统获取CVT电压数据来对CVT的健康状态进行判断。但是CVT电压要到调度系统会经过较长的物理和通讯链路。而如果信息误传或者接触不良也会造成调度系统的电压出现问题。这样即使电压有误也无法准确判断CVT是否有缺陷。但是，如果CVT二次侧或者设备采集端口发生了短路或其它故障，可能导致装置被损坏，甚至可能使CVT设备被损坏，带来严重的问题。

实用新型内容

本实用新型克服了现有CVT检测的缺陷，提供了一种新的基于电子式变送器的CVT二次电压分析装置。本实用新型在不影响电网运作的前提下，有效检测CVT二次侧的电压状况，保障了CVT设备的安全。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种基于电子式变送器的CVT二次电压分析装置，包括第一低通滤波电路、电压变送器、第一微处理芯片、第一数据存储器、第二数据存储器，其中，

所述的第一低通滤波电路的输入端连接在CVT二次侧的接线端子，第一低通滤波电路的输出端与电压变送器的输入端电连接；

所述的电压变送器的输出端与第一微处理芯片的输入端电连接；

所述的第一微处理芯片的第一输出端与第一数据存储器的输入端电连接；

所述的第一微处理芯片的第二输出端与第二数据存储器的输入端电连接；

其中，所述的第一低通滤波电路包括第一可调电容、第二可调电容、第三可调电容、电感，其中，

所述的电感的一端作为第一低通滤波电路的输入端，电感的另一端作为第一低通滤波电路的输出端；

所述的电感的一端与第一可调电容的一端电连接；

所述的第一可调电容的另一端接地；

所述的电感的一端与第二可调电容的一端电连接；

所述的电感的另一端与第二可调电容的另一端电连接；

所述的电感的另一端与第三可调电容的一端电连接；

所述的第三可调电容的另一端接地。

本实用新型工作过程如下：

首先从CVT的二次侧采集到电压信号（0~57V），经过第一低通滤波电路滤波后再电压变送器降压到0V~3V左右，然后经过微处理芯片进行模数转换和数据分析，并里面数据进行分类存储。异常数据存储在第一数据存储器，正常数据存储在第二数据存储器。

在一种优选的方案中，所述的电压变送器是电子式电压变送器。

本优选方案中，电子式电压变送器具有较高的频率响应（10-20kHZ），且由于使用了光电隔离技术，即使CVT二次侧发生了短路也不会对电力设备造成影响；其次，没有电磁结构不会发生磁饱和和铁磁谐振问题，测量精度更加准确。

在一种优选的方案中，所述的CVT二次电压分析装置还包括UART接口，所述的UART接口的输入端与第一微处理芯片的第三输出端电连接。

在一种优选的方案中，所述的CVT二次电压分析装置还包括2G通信模块，所述的2G通信模块的输入端与UART接口的输出端电连接。

本优选方案中，2G通信模块用于将微处理芯片的分析结果传输至远方系统或工作人员手中。

在一种优选的方案中，所述的CVT二次电压分析装置还包括LCD显示屏，所述的LCD显示屏的输入端与第一微处理芯片的第四输出端电连接。

本优选方案中，LCD显示屏用于显示CVT二次侧的采集信息。

在一种优选的方案中，还包括电流检测单元，所述的电流检测单元设置在低通滤波电路与CVT二次侧的接线端子之间，若电流检测单元检测CVT二次侧的电流超过阈值时，则断开低通滤波电路与CVT二次侧的接线端子之间的连接，防止CVT二次电压分析装置损坏。

在一种优选的方案中，所述的电流检测单元包括继电器、电流电压转换器、比例运算电路、第二低通滤波电路、电压放大电路和第二微处理芯片，其中，

所述的继电器的开关侧设置在CVT二次侧与电压测试装置之间，当继电器的开关侧断开时，电压测试装置无法采集CVT二次侧的电压信号；

所述的电流电压转换器设置在CVT二次侧的测试点，电流电压转换器的输入端采集CVT二次侧的电流，电流电压转换器的输出端与比例运算电路的输入端电连接；

所述的比例运算电路的输出端与第二低通滤波电路的输入端电连接；

所述的第二低通滤波电路的输出端与第二微处理芯片的输入端电连接；

所述的第二微处理芯片的第一输出端与电压放大电路的输入端电连接；

所述的电压放大电路的输出端与继电器的控制端电连接，继电器的控制端能够控制继电器的开关侧的断开/闭合状态。

在一种优选的方案中，所述的第二低通滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器，其中，

所述的第一电阻的一端作为低通滤波器的输入端，第一电阻的另一端与第二电阻的一端电连接；

所述的第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；

所述的第二电阻的另一端与第二电容的一端电连接；

所述的第二电容的另一端接地；

所述的第一电容的另一端与第一运算放大器的输出端电连接；

所述的第二电阻的另一端与第一运算放大器的同相输入端电连接；

所述的第一运算放大器的反相输入端与第一运算放大器的输出端电连接；

所述的第一运算放大器的输出端与第三电阻的一端电连接；

所述的第三电阻的另一端作为低通滤波器的输出端。

在一种优选的方案中，所述的比例运算电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二运算放大器，其中，

所述的第四电阻的一端作为比例运算电路的输入端，第四电阻的一端与第六电阻的一端电连接；

所述的第六电阻的另一端与第二运算放大器的同相输入端电连接；

所述的第六电阻的另一端与第八电阻的一端电连接；

所述的第八电阻的另一端接地；

所述的第四电阻的另一端与第五电阻的一端电连接；

所述的第五电阻的另一端接地；

所述的第四电阻的另一端与第七电阻的一端电连接；

所述的第七电阻的另一端与第二运算放大器的反相输入端电连接；

所述的第七电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；

所述的第九电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接，第二运算放大器的输出端作为比例运算电路的输出端。

在一种优选的方案中，所述的第二运算放大器是轨到轨运算放大器。

本优选方案中，轨到轨运算放大器具有输入过压保护功能，对于高于或低于供电轨的电压32V以内的范围，不会发生反相或闩锁。当采集端发生突然断路或者其他问题引起采集电压过大时，会对测试装置进行过电压保护。

在一种优选的方案中，所述的比例运算电路中的第五电阻的电阻值与第六电阻的电阻值相等；第七电阻的电阻值与第八电阻的电阻值相等。

本优选方案在于简化电路设计。

在一种优选的方案中，所述的比例运算电路中的第五电阻的电阻值与第七电阻的电阻值相等。

本优选方案在于简化电路设计。

在一种优选的方案中，所述的电压放大电路包括第十电阻、第十一电阻、第一NPN三极管和第二NPN三极管，其中，

所述的第十电阻的一端作为电压放大电路的输入端，第十电阻的另一端与第一NPN三极管的基级电连接；

所述的第一NPN三极管的集电极接地；

所述的第一NPN三极管的发射极与第二NPN三极管的发射极电连接；

所述的第二NPN三极管的基级接地；

所述的第二NPN三极管的集电极与第十一电阻的一端电连接；

所述的第十一电阻的一端作为电压放大电路的输出端，第十一电阻的另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型在不影响电网运作的前提下，有效检测CVT二次侧的电压状况，保障了CVT设备的安全。其次，电子式电压变送器具有较高的频率响应，测量精度高，有效防止短路电流对设备影响的特点。

附图说明

图1为实施例的模块安装图。

图2为实施例中的第一低通滤波电路图。

图3为实施例中的第二低通滤波电路图。

标号说明：1.输入端；2.输出端；3.运算放大器。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，一种基于电子式变送器的CVT二次电压分析装置，其特征在于，包括第一低通滤波电路、电子式电压变送器、增强型STM32芯片、第一TF卡、第二TF卡、UART接口、2G通信模块、LCD显示屏和电流检测单元，其中，

电流检测单元连接在CVT二次侧的接线端子，电流检测单元的输出端与第一低通滤波电路的输入端电连接；

第一低通滤波电路的输出端与电子式电压变送器的输入端电连接；

电子式电压变送器的输出端与增强型STM32芯片的输入端电连接；

增强型STM32芯片的第一输出端与第一数据存储器的输入端电连接；

增强型STM32芯片的第二输出端与第二数据存储器的输入端电连接；

UART接口的输入端与增强型STM32芯片的第三输出端电连接；

2G通信模块的输入端与UART接口的输出端电连接；

LCD显示屏的输入端与第一微处理芯片的第四输出端电连接。

其中，如图2所示，第一低通滤波电路包括第一可调电容、第二可调电容、第三可调电容、电感，其中，

电感的一端作为第一低通滤波电路的输入端，电感的另一端作为第一低通滤波电路的输出端；

电感的一端与第一可调电容的一端电连接；

第一可调电容的另一端接地；

电感的一端与第二可调电容的一端电连接；

电感的另一端与第二可调电容的另一端电连接；

电感的另一端与第三可调电容的一端电连接；

第三可调电容的另一端接地。

其中，电流检测单元包括继电器、电流电压转换器、比例运算电路、第二低通滤波电路、电压放大电路和MSP430F5，其中，

继电器的开关侧设置在CVT二次侧与电压测试装置之间，当继电器的开关侧断开时，电压测试装置无法采集CVT二次侧的电压信号；

电流电压转换器设置在CVT二次侧的测试点，电流电压转换器的输入端采集CVT二次侧的电流，电流电压转换器的输出端与比例运算电路的输入端电连接；

比例运算电路的输出端与第二低通滤波电路的输入端电连接；

第二低通滤波电路的输出端与MSP430F5的输入端电连接；

MSP430F5的第一输出端与电压放大电路的输入端电连接；

电压放大电路的输出端与继电器的控制端电连接，继电器的控制端能够控制继电器的开关侧的断开/闭合状态。

其中，如图3所示，第二低通滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器3，其中，

第一电阻的一端作为低通滤波器的输入端1，第一电阻的另一端与第二电阻的一端电连接；

第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；

第二电阻的另一端与第二电容的一端电连接；

第二电容的另一端接地；

第一电容的另一端与第一运算放大器3的输出端电连接；

第二电阻的另一端与第一运算放大器3的同相输入端电连接；

第一运算放大器的反相输入端与第一运算放大器3的输出端电连接；

第一运算放大器的输出端与第三电阻的一端电连接；

第三电阻的另一端作为低通滤波器的输出端2。

其中，比例运算电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二运算放大器，其中，

第四电阻的一端作为比例运算电路的输入端，第四电阻的一端与第六电阻的一端电连接；

第六电阻的另一端与第二运算放大器的同相输入端电连接；

第六电阻的另一端与第八电阻的一端电连接；

第八电阻的另一端接地；

第四电阻的另一端与第五电阻的一端电连接；

第五电阻的另一端接地；

第四电阻的另一端与第七电阻的一端电连接；

第七电阻的另一端与第二运算放大器的反相输入端电连接；

第七电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；

第九电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接，第二运算放大器的输出端作为比例运算电路的输出端。

其中，电压放大电路包括第十电阻、第十一电阻、第一NPN三极管和第二NPN三极管，其中，

第十电阻的一端作为电压放大电路的输入端，第十电阻的另一端与第一NPN三极管的基级电连接；

第一NPN三极管的集电极接地；

第一NPN三极管的发射极与第二NPN三极管的发射极电连接；

第二NPN三极管的基级接地；

第二NPN三极管的集电极与第十一电阻的一端电连接；

第十一电阻的一端作为电压放大电路的输出端，第十一电阻的另一端接地。

本实施例工作过程：

首先从CVT的二次侧采集到电压信号（0~57V），首先经过电流检测单元，若没有发生段等异常现象，则电流检测单元不断开电路，进入第一低通滤波电路；否则电流检测单元断开电路，中断CVT二次电压分析装置的采集。电压信号经过第一低通滤波电路滤波后再电压变送器降压到0V~3V左右，然后经过增强型STM32芯片进行模数转换和数据分析，并里面数据进行分类存储。异常数据存储在第一TF卡，正常数据存储在第二TF卡。同时，将增强型STM32芯片的分析结果通过2G通信模块发送到工作人员手中，LCD显示屏用于显示分析结果。当采集的电压信号依次经过电流检测单元的电流电压转换器、比例运算电路后，进入MSP430F5进行分析。若电压信号发生异常时，MSP430F5输出高电平，经过电压放大电路进行升压，带动继电器断开电路。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种基于电子式变送器的CVT二次电压分析装置，其特征在于，包括第一低通滤波电路、电压变送器、第一微处理芯片、第一数据存储器、第二数据存储器，其中，

所述的电感的一端与第一可调电容的一端电连接；

所述的第一可调电容的另一端接地；

所述的电感的一端与第二可调电容的一端电连接；

所述的电感的另一端与第二可调电容的另一端电连接；

所述的电感的另一端与第三可调电容的一端电连接；

所述的第三可调电容的另一端接地；

所述的CVT二次电压分析装置还包括电流检测单元，所述的电流检测单元设置在低通滤波电路与CVT二次侧的接线端子之间，若电流检测单元检测CVT二次侧的电流超过阈值时，则断开低通滤波电路与CVT二次侧的接线端子之间的连接，防止CVT二次电压分析装置损坏；

所述的电流检测单元包括继电器、电流电压转换器、比例运算电路、第二低通滤波电路、电压放大电路和第二微处理芯片，其中，

所述的电压放大电路的输出端与继电器的控制端电连接，继电器的控制端能够控制继电器的开关侧的断开/闭合状态；

所述的第二低通滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器，其中，